6. Электроснабжение контактной сети

Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций.

В соответствии с Нормами [13] схема внешнего электроснабже­ния должна предусматривать комплексное электроснабжение электрифицированной железной дороги и потребителей в при­легающих районах.

В дипломном проекте необходимо выполнить подключение тяговых подстанций к системе внешнего электроснабжения,

определив тип тяговой подстанции — опорная I на рис. 3 и 5, промежуточная II, транзитная III (включенная в рассечку ВЛ110) или на ответвлениях (глухих отпайках). В исходных данных проекта недостаточно информации о районах располо­жения тяговых подстанций. Поэтому при составлении схемы не­обходимо руководствоваться требованиями Норм [13] о том, что тяговые подстанции — потребители первой категории, поэтому они должны иметь, как правило, двустороннее питание. Допус­кается питание отдельных тяговых подстанций по двум радиаль­ным линиям. При выходе из строя одной из этих линий остав­шаяся должна обеспечить надежное электроснабжение тяговых подстанций без снижения тяговой нагрузки и отключения не­тяговых потребителей с электроприемниками первой категории.

Опорные тяговые подстанции имеют не менее трех вводов, оборудованных выключателями и комплектами защит линий. Трансформаторы этих подстанций подключаются к шинам пер­вичного напряжения также через выключатели.

Через ОРУ 110 (220) кВ промежуточных транзитных под­станций осуществляется транзит мощности. Для защиты линий 110 (220) кВ в эти линии включают секционирующий линию выключатель с комплектом защит. Трансформаторы транзит­ных подстанций, а также подстанций на ответвлениях для сни­жения капитальных вложений подключают через отделители и короткозамыкатели.

Рис. 3. Схема внешнего и тягового электроснабжения участка постоянного тока:

РП1 – районная подстанция; ТП1 – ТП6 – тяговые подстанции (I – опорная, II – промежуточная проходная; III – промежуточная отпаечная); Ф1, Ф2, Ф3, Ф4 – питающие линии (фидеры контактной сети); ППС1 – ППС9 – пункты параллельного соединения; ПС1 – ПС5 – посты секционирования контактной сети (на рисунке не показаны фидеры для питания контактной сети станций).

Рис. 4. Схема установки постов секционирования ПС и пунктов параллельного соединения ППС контактной сети

Схема внешнего электроснабжения должна содержать дан­ные о напряжении, расстоянии между подстанциями и длине линий электропередачи, питающих тяговые подстанции.

Схема тягового электроснабжения. Для повышения надежно­сти и экономичности схема тягового электроснабжения должна обеспечивать, как правило, двустороннее питание контактной сети.

На двухпутных и многопутпых участках следует предусмат­ривать установку постов секционирования (ПС) и пунктов па­раллельного соединения (ППС).

Посты секционирования устанавливают в середине между тяговыми подстанциями на одном из изолирующих сопряжений промежуточной станции; ППС размещают на двухпутных участ­ках между тяговой подстанцией и постом секционирования на расстоянии от тяговой подстанции (рис. 4).

На каждый путь от тяговой подстанции выходят, как пра­вило, два фидера, разделенных между собой изолирующим сопряжением, шунтированным нормально отключенным секци­онным разъединителем. Если в контактную сеть подключаются разные фазы переменного тока, устраивают два изолирующих сопряжения с нейтральной вставкой. Сопряжение с нейтраль­ной вставкой монтируют также в середине фидерной зоны меж­ду тяговыми подстанциями, если эти тяговые подстанции под­ключены к разным энергосистемам. На участках постоянного тока пути станций, где расположены тяговые подстанции, запитывают отдельным фидером.

Каждый питающий фидер тяговой подстанции при отсутст­вии станционного фидера рассчитывают на питание двух путей.

В системе электроснабжения 2 25 кВ для подачи напряже­ния в питающий провод используют фидеры, подключенные к дополнительным шипам П_а и П_с ОРУ 2 27,5 кВ (см. рис. 9).

Рис. 5. Схема питания участка железной дороги на переменном токе:

а – план электрифицируемого участка; б – первый вариант расположения тяговых подстанций ТП1 – ТП5 и схемы внешнего электроснабжения; в – второй вариант расположения тяговых подстанций ТП1 – ТП5, схемы внешнего электроснабжения и питания контактной сети; г – схема подключения обмоток трехфазных трансформаторов, соединенных по схеме Y/∆-11; д – векторная диаграмма напряжений; Т1, Т2 – тяговые трансформаторы; К – контактная сеть; Р – рельс; НВ – нейтральная вставка; ИС – изолирующее сопряжение; ПС – пост секционирования (I, II, III – см. в подрисуночной подписи рис. 3)

Подключение к контактной сети подстанций постоянного тока показано на рис. 3.

Вариант подключения тяговых подстанций к контактной се­ти переменного тока, фазировка фидеров на контактной сети показаны на рис. 5. На каждую фидерную зону от разных под­станций подключают одноименные фазы с одинаковым направ­лением вектора напряжения.

На рис. 5 выводы первичных обмоток трансформаторов име­ют маркировки А_т, В_т, С_т, линии — А, В, С. Фаза линии, с ко­торой соединен вывод трансформатора, обозначена в кружоч­ке. Для возможности унифицировать схемы РУ 27,5 кВ на всех тяговых трансформаторах соединяют с рельсом один и тот же вывод с низковольтной обмотки. Поэтому в трансформаторе оказывается наименее загруженной одна и та же фаза В_т, ко­торую и присоединяют поочередно к разным фазам ВЛ 110 (220) кВ.

При составлении схемы внешнего и тягового электроснаб­жения контактной сети переменного тока рекомендуется такая последовательность:

наметить очередность подключения наименее загруженной фазы В_т к линии электропередачи (на рис. 5, г загруженные фазы отмечены звездочкой);

присоединить к рельсам один и тот же вывод с всех вторич­ных обмоток трансформаторов. Теперь смежные зоны на всех подстанциях слева и справа могут питаться только от фаз тран­сформатора ас и bс, т. е. от выводов а или b;

для подстанции ТП1 принять, что фидерная зона Ф2 пита­ется от вывода а, следовательно, этот же вывод трансформато­ра должен быть подключен к Ф2 от ТП2. Поэтому к ВЛ110 нужно подключить тот же вывод А_т, чтобы совпали по фазе напряжения ас первого и второго трансформаторов, т. е. на уча­стке Ф2 будем иметь напряжение U_А;

па зону ФЗ подключить вывод b от подстанции ТП2 и ТПЗ, т. е. все нечетные зоны будут получать питание от выводов b, все четные — от вывода а;

выполнить подсоединение ТП4 аналогично ТПЗ, ТП5—ТП2 и ТП6—ТП1.

Таким образом, в тяговой сети чередуются четыре различ­ные вектора напряжения — Uc, U_А — U_B,, Uc, поэтому различные фазы напряжений окрашивают в разные цвета; красно-белый, желтый, зеленый и красный. Однако в реальных условиях при неравенстве расстояний между подстанциями, стремлении рас­полагать тяговые подстанции на крупных железнодорожных станциях, разнице профилей пути, подключении подстанций поочередно к разным линиям даже при числе подстанций, крат­ной трем, не удается обеспечить равномерную загрузку ВЛ110 (220) кВ.

Векторная диаграмма напряжений приведена на рис. 5, д.